单片机技术高效led灯电路
摘 要本文以高效LED灯驱动器为研究核心,经过了资料查阅、器件对比选择、软硬件设计以及调试等过程,最终设计了一款能够实现具有声控LED显示、亮度控制、过流保护、高效电源变换等功能的高效LED灯驱动器控制系统,本系统突破了目前市面上相关产品的高价格弊端,在主控上使用了51单片机来担任主控核心,不但使得成本大大降低,更是将系统的功耗特性以及使用性能得到大大提升。在软硬件设计上,本文以先搭建硬件系统后进行软件程序代码编写的顺序进行设计,通过Protel、Keil以及Visio等软件平台的辅助,大大加快了毕业设计的进程,最终经过了大量的试验验证以及改进优化,本系统实现了预期拟设的所有功能指标。
目录
一、 引言 1
(一) 智能LED驱动器的发展背景 1
(二) 智能LED驱动器控制系统的国内外发展现状 2
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 系统主控芯片的选取 3
(二) STC89C51单片机简要介绍 4
(三) LCD12864液晶屏介绍 5
(四) HKS05003降压稳压模块 5
(五) LM2596直流稳压电源模块 6
(六) 拾音传感器模块介绍 6
(七) TLC1543模数转换器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
(一) 高效LED灯驱动器系统的硬件结构框图设计 8
(二) STC89C51单片机最小系统设计 9
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 9
(三) LCD12864高精度液晶屏电路设计 10
(四) 电源电压转换电路 11
(五) LED驱动电源电路设计 11
(六) 拾音电路设计 12
(七) TLC1543模数转换器电路设计 13
四、 软件系统设计 14
(一) 高效LED灯驱动器系统的主程序流程图设计 14
(二) LCD12864液晶屏软件流程设计 15
(三) TLC1543模数转换器工作流程设计 15
总
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 元件列表 21
附录三 程序 23
引言
智能LED驱动器的发展背景
本课题将要设计的这款智能LED驱动器控制系统是一种使用微处理器来控制的电子系统,所谓的基于51单片机的智能LED驱动器控制系统实际上指的是在硬件结构上以51单片机作为核心部分,通过单片机对芯片外部的传感器、按键模块以及显示屏等部分的驱动,实现整个系统的良好工作,这就是我们经常说的基于51单片机的智能LED驱动器控制系统。最早的用于实现智能LED灯驱动功能的结构早在很多年前就已经出现,这类传统意义上的智能LED驱动器系统全部采用传统继电器结构来完成,当单片机技术还没有实现普遍化和生活化之前,使用传统继电器结构来实现智能照明灯的启闭功能是主流方式,这种传统式智能LED驱动器系统所表现出的特点也是非常显著的,由于全部采用传统继电器部件来组成整个系统框架,因此在外观上是非常庞大的,在使用过程中由于传统继电器部件存在不可避免的摩擦和老损,因此需要定期地进行维护活着部件更换,另外由于全部采用传统继电器结构,因此一旦投入使用就很难有办法进行功能升级或者系统优化,只能一直使用到报废,这就是传统智能LED驱动器系统的典型特点。随着科学技术的飞速发展以及电子技术的空前的全民化,人们已经越来越不能满足于这种传统智能LED驱动器系统所能实现的功能,这时候单片机系统的出现打破了这一僵局,大部分智能LED驱动器系统的设计师们意识到唯有采用电子技术进行自动控制才能带来这种产品的全面发展,于是诸多开发人员以及相关传统企业开始了对基于单片机的智能LED驱动器控制系统的开发与设计,由于单片机具有多管脚以及可编程等重要特性,其多管脚特点使得它可以同时对多种模块(按键、报警器以及液晶屏等)进行驱动,因此这种电子式的智能LED驱动器控制系统突破了传统传统式的单一功能性,不但实现了传统传统式的基本功能,更引入了显示、系统配置以及报警等新型功能,更加重要的是由于单片机能够实现程序编程,因此即使将产品推向市场,也不耽误智能LED驱动器产品的再升级,只需要通过程序代码的改写以及重新烧写就可以实现智能LED驱动器控制系统的二次甚至多次升级,这还传统传统式智能LED驱动器系统所无法实现的,另外由于这种电子式智能LED驱动器系统全部采用芯片来完成各项功能,因此在批量生产后可以大幅度地降低生产成本,使得最终推向市场后的智能LED驱动器控制系统表现出非常高的性价比,本课题就将采用单片机芯片来实现一款智能LED驱动器控制系统。
智能LED驱动器控制系统的国内外发展现状
电子式智能LED驱动器系统在国内外目前都已实现了全面化,由于各大企业对于生产智能LED驱动器系统产品的技术已经趋于成熟,而要实现更高的性能,还有很大的一段上升空间,因为随着微处理器技术的不断发展,64位处理器即将横空出世,一旦64位微处理器技术成熟并投向市场,将这种更高性能的微处理器替换掉目前的16位或者32位芯片,将能够快速地淘汰掉现有产品,到那时基于单片机的智能LED驱动器控制系统将能够实现更好的横流驱动、器件自检等功能,目前国内外所能实现的最先进智能LED驱动器系统是32位的,大多采用ARM架构来实现。
本文主要研究内容
在对高效LED灯驱动器控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后,下面对本文的结构安排进行阐述,以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节,该章节主要对高效LED灯驱动器控制系统的发展背景等进行了介绍,并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标;在接下来的第二章,将对系统的总体设计方案进行设计,包括对几种常用控制器的对比,并对所要使用的元器件进行了简要介绍;在对主控器件以及外围元器件进行确立后,文章第三章将对硬件系统进行设计,通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解;硬件系统设计完毕后,第四章开始对系统的软件部分进行设计,并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图;为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性,在文章第五章对控制系统进行了仿真。
以STC89C51单片机作为主控器件,通过最小系统电路的设计,实现了对LCD12864液晶屏、TLC1543型高清晰采样器芯片以及LED控制器的驱动;
通过LM2596降压稳压模块电路的构建,实现将15v直流电压源转变为直接驱动LED的电源电压,为4只红、绿、蓝(各1w)三色LED灯提供电源,与此同时LM2596模块的输出电压可通过电位器旋钮进行灵活调节,从而控制LDE的亮度。LM2596模块要具有过压过流保护作用,实现对芯片和LED的实时保护。
目录
一、 引言 1
(一) 智能LED驱动器的发展背景 1
(二) 智能LED驱动器控制系统的国内外发展现状 2
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
(一) 系统主控芯片的选取 3
(二) STC89C51单片机简要介绍 4
(三) LCD12864液晶屏介绍 5
(四) HKS05003降压稳压模块 5
(五) LM2596直流稳压电源模块 6
(六) 拾音传感器模块介绍 6
(七) TLC1543模数转换器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
(一) 高效LED灯驱动器系统的硬件结构框图设计 8
(二) STC89C51单片机最小系统设计 9
1. 复位电路设计 9
2. 时钟电路设计 9
(三) LCD12864高精度液晶屏电路设计 10
(四) 电源电压转换电路 11
(五) LED驱动电源电路设计 11
(六) 拾音电路设计 12
(七) TLC1543模数转换器电路设计 13
四、 软件系统设计 14
(一) 高效LED灯驱动器系统的主程序流程图设计 14
(二) LCD12864液晶屏软件流程设计 15
(三) TLC1543模数转换器工作流程设计 15
总
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 元件列表 21
附录三 程序 23
引言
智能LED驱动器的发展背景
本课题将要设计的这款智能LED驱动器控制系统是一种使用微处理器来控制的电子系统,所谓的基于51单片机的智能LED驱动器控制系统实际上指的是在硬件结构上以51单片机作为核心部分,通过单片机对芯片外部的传感器、按键模块以及显示屏等部分的驱动,实现整个系统的良好工作,这就是我们经常说的基于51单片机的智能LED驱动器控制系统。最早的用于实现智能LED灯驱动功能的结构早在很多年前就已经出现,这类传统意义上的智能LED驱动器系统全部采用传统继电器结构来完成,当单片机技术还没有实现普遍化和生活化之前,使用传统继电器结构来实现智能照明灯的启闭功能是主流方式,这种传统式智能LED驱动器系统所表现出的特点也是非常显著的,由于全部采用传统继电器部件来组成整个系统框架,因此在外观上是非常庞大的,在使用过程中由于传统继电器部件存在不可避免的摩擦和老损,因此需要定期地进行维护活着部件更换,另外由于全部采用传统继电器结构,因此一旦投入使用就很难有办法进行功能升级或者系统优化,只能一直使用到报废,这就是传统智能LED驱动器系统的典型特点。随着科学技术的飞速发展以及电子技术的空前的全民化,人们已经越来越不能满足于这种传统智能LED驱动器系统所能实现的功能,这时候单片机系统的出现打破了这一僵局,大部分智能LED驱动器系统的设计师们意识到唯有采用电子技术进行自动控制才能带来这种产品的全面发展,于是诸多开发人员以及相关传统企业开始了对基于单片机的智能LED驱动器控制系统的开发与设计,由于单片机具有多管脚以及可编程等重要特性,其多管脚特点使得它可以同时对多种模块(按键、报警器以及液晶屏等)进行驱动,因此这种电子式的智能LED驱动器控制系统突破了传统传统式的单一功能性,不但实现了传统传统式的基本功能,更引入了显示、系统配置以及报警等新型功能,更加重要的是由于单片机能够实现程序编程,因此即使将产品推向市场,也不耽误智能LED驱动器产品的再升级,只需要通过程序代码的改写以及重新烧写就可以实现智能LED驱动器控制系统的二次甚至多次升级,这还传统传统式智能LED驱动器系统所无法实现的,另外由于这种电子式智能LED驱动器系统全部采用芯片来完成各项功能,因此在批量生产后可以大幅度地降低生产成本,使得最终推向市场后的智能LED驱动器控制系统表现出非常高的性价比,本课题就将采用单片机芯片来实现一款智能LED驱动器控制系统。
智能LED驱动器控制系统的国内外发展现状
电子式智能LED驱动器系统在国内外目前都已实现了全面化,由于各大企业对于生产智能LED驱动器系统产品的技术已经趋于成熟,而要实现更高的性能,还有很大的一段上升空间,因为随着微处理器技术的不断发展,64位处理器即将横空出世,一旦64位微处理器技术成熟并投向市场,将这种更高性能的微处理器替换掉目前的16位或者32位芯片,将能够快速地淘汰掉现有产品,到那时基于单片机的智能LED驱动器控制系统将能够实现更好的横流驱动、器件自检等功能,目前国内外所能实现的最先进智能LED驱动器系统是32位的,大多采用ARM架构来实现。
本文主要研究内容
在对高效LED灯驱动器控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后,下面对本文的结构安排进行阐述,以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节,该章节主要对高效LED灯驱动器控制系统的发展背景等进行了介绍,并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标;在接下来的第二章,将对系统的总体设计方案进行设计,包括对几种常用控制器的对比,并对所要使用的元器件进行了简要介绍;在对主控器件以及外围元器件进行确立后,文章第三章将对硬件系统进行设计,通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解;硬件系统设计完毕后,第四章开始对系统的软件部分进行设计,并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图;为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性,在文章第五章对控制系统进行了仿真。
以STC89C51单片机作为主控器件,通过最小系统电路的设计,实现了对LCD12864液晶屏、TLC1543型高清晰采样器芯片以及LED控制器的驱动;
通过LM2596降压稳压模块电路的构建,实现将15v直流电压源转变为直接驱动LED的电源电压,为4只红、绿、蓝(各1w)三色LED灯提供电源,与此同时LM2596模块的输出电压可通过电位器旋钮进行灵活调节,从而控制LDE的亮度。LM2596模块要具有过压过流保护作用,实现对芯片和LED的实时保护。
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